Resumen de los principales tipos de bombas y sus aplicaciones

Una bomba es una herramienta hidráulica que ofrece la posibilidad de aspirar agua, expulsarla y propulsarla. Funciona aprovechando la transferencia de energía cinética y potencial al fluido que se bombea. Existen varios tipos de bombas, que se clasifican en función de sus parámetros técnicos. Estos distintos tipos de bombas de agua varían en cuanto a su eficacia, potencia, capacidad, altura de elevación y presión generada por el flujo de salida.

Clasificación general

En la actualidad, existen más de 3.000 variedades de bombas, cada una de ellas con su propia estructura y finalidad para diferentes industrias y aplicaciones. Estas bombas pueden clasificarse en dos grupos: bombas dinámicas y volumétricas. Las bombas volumétricas están diseñadas para desplazar sustancias alterando el volumen de sus cámaras, lo que permite alinear los puertos de entrada y salida para facilitar el flujo de fluidos. Esta categoría puede subdividirse en tres tipos: bombas de membrana, bombas rotativas y bombas de pistón.

• Las bombas de membrana utilizan una membrana flexible que se mueve hacia delante y hacia atrás para desplazar la sustancia.
• Las bombas rotativas emplean mecanismos de rotación para transferir la sustancia.
• Las bombas de pistón funcionan mediante pistones alternativos para mover la sustancia.

Por otro lado, las bombas dinámicas funcionan utilizando fuerzas hidrodinámicas para propulsar el fluido a través de la bomba, con una conexión continua entre los puertos de entrada y salida. Ejemplos de bombas dinámicas son las bombas de chorro y las bombas de paletas. Las bombas de paletas, en particular, pueden clasificarse a su vez en bombas centrífugas, bombas axiales y bombas de vórtice.

En las secciones siguientes, trataremos con más detalle cada tipo de bomba y sus respectivas clasificaciones.

Dispositivos giratorios

Una revisión de las bombas de agua examina los dispositivos rotativos que se distinguen por carecer de válvula. En términos más sencillos, la bomba de agua rotativa funciona empujando el agua hacia fuera. Esta función se consigue gracias a un componente único conocido como rotor. Funciona de la siguiente manera: el agua entra en la cámara de trabajo y, a medida que el rotor se desplaza a lo largo de las paredes interiores, se produce un cambio en el volumen del espacio encerrado, lo que provoca la expulsión del agua basándose en los principios de la física.

Ventajas de las bombas rotativas:

• Excelente rendimiento;
• Ceban el agua sin esfuerzo;
• Permiten el retorno del agua;
• Adecuadas para bombear sustancias con distintas viscosidades y temperaturas;
• Generan poco ruido;
• Sin vibraciones.

Cabe destacar que es esencial garantizar la pureza de los líquidos bombeados, ya que no se admiten inclusiones sólidas. Además, el intrincado diseño de estas bombas suele dar lugar a costosas reparaciones.

La versatilidad de las bombas rotativas las hace ideales para la manipulación de sustancias agresivas y viscosas, por lo que son muy solicitadas en diversas industrias, como la química, petrolera, alimentaria y marina. En el ámbito de la producción de petróleo, se utilizan mucho las bombas de tornillo, un tipo de bomba rotativa. Además, las bombas rotativas tienen aplicación en el sector municipal, donde se utilizan para mantener la presión en los sistemas de calefacción. Además, estas bombas presentan la ventaja de no necesitar lubricación ni refrigeración.

Modelos de pistón

El funcionamiento de la bomba de pistón se basa en el uso de la fuerza mecánica para desplazar el agua. Este tipo de bomba de agua existe desde hace siglos y ha evolucionado hasta convertirse en un dispositivo más avanzado e intrincado en su forma actual. Las bombas de pistón modernas cuentan con una carcasa robusta y ergonómica, una amplia gama de componentes y conexiones flexibles a fuentes de agua. Por ello, estas bombas se han generalizado tanto en entornos industriales como residenciales.

La bomba es un recipiente cilíndrico metálico que sirve de carcasa para mover los fluidos. Se manipula físicamente mediante un pistón de tipo émbolo, similar a una prensa hidráulica. El dispositivo funciona mediante un movimiento alternativo. Cuando el pistón se mueve hacia arriba, se produce una disminución de la presión del aire dentro de la cámara, lo que permite la entrada de agua. El agua entra por un orificio de entrada con una válvula que se abre en este punto. Durante el movimiento de retorno, la válvula se cierra y la compuerta de salida se abre, permitiendo al pistón expulsar el agua. Una jeringuilla normal funciona según un principio similar.

Un inconveniente de este tipo de trabajo es la distribución desigual del líquido. Para solucionar este problema, se emplean varios pistones que se mueven de forma periódica para garantizar un caudal uniforme.

Otra opción es el uso de bombas de pistón de doble efecto. Estas bombas disponen de válvulas en ambos lados, lo que permite que el agua pase varias veces por todo el cilindro. Cuando el pistón se mueve, desplaza el agua dentro del espacio de trabajo, empujando parte de ella fuera de la bomba. Este diseño ayuda a reducir las pulsaciones en la tubería. Sin embargo, el sistema de doble efecto tiene el inconveniente de ser más complejo, lo que puede hacerlo menos fiable.

La principal ventaja de las bombas de pistón reside en su sencillez y durabilidad, mientras que su principal inconveniente es su capacidad limitada. En general, es posible aumentar la eficiencia de este tipo de bomba, pero no es práctico, ya que otros tipos de bombas son capaces de ofrecer mayores capacidades a menor coste para el bombeo de agua.

El ámbito de aplicación de este equipo de bombeo es muy amplio. Permite el funcionamiento no sólo con agua, sino también con productos químicos corrosivos e incluso mezclas explosivas. Debido a su incapacidad para manejar grandes volúmenes de líquido, estos dispositivos no son adecuados para proyectos a gran escala. Sin embargo, se suelen utilizar en la industria química. Además, pueden utilizarse para establecer un sistema de abastecimiento de agua autosuficiente para viviendas o con fines de riego. Otra industria en la que estos dispositivos han demostrado su eficacia es la alimentaria. Esto se debe principalmente a que los modelos de pistón son sensibles a las sustancias que manipulan.

Dispositivos de membrana

La bomba de membrana es una innovadora pieza de maquinaria utilizada para trasvasar líquidos y otras sustancias. Este equipo de última generación es capaz de manejar tanto medios líquidos como gaseosos gracias a su diafragma único. El diafragma se mueve hacia adelante y hacia atrás, alterando el volumen de la cámara de trabajo en un ciclo predeterminado.

El diseño del dispositivo abarca los siguientes componentes:

• diafragma;
• cámara de trabajo;
• varilla para unir el diafragma al eje de accionamiento;
• mecanismo de manivela y biela;
• válvulas para la protección contra el reflujo de sustancias;
• conexiones de entrada y salida.

Estas bombas pueden estar equipadas con una o dos cámaras de trabajo. Los dispositivos de una sola cámara son los más utilizados, mientras que los de doble cámara se emplean en situaciones en las que se requiere un mayor rendimiento.

El proceso se realiza de la siguiente manera: cuando el aparato se pone en marcha, la varilla dobla el diafragma, lo que aumenta el volumen de la cámara y crea un efecto de vacío en su interior. Este efecto permite aspirar el medio. Una vez llena la cámara, la varilla devuelve el diafragma a su posición original, provocando una brusca disminución del volumen y expulsando el medio por el tubo de salida. Una válvula especial cierra automáticamente la entrada para evitar que cualquier líquido o gas fluya hacia atrás durante la carrera de retorno.

Algunos modelos tienen dos válvulas paralelas. En estos casos, el proceso es similar, pero hay dos cámaras de trabajo. Con cada golpe, el agua sale de una cámara y entra en la otra. Estas bombas se consideran más eficientes.

Ventajas de las bombas de diafragma:

• Son capaces de trabajar con cualquier tipo de medio.
• Tienen un tamaño compacto.
• Funcionan silenciosamente.
• ausencia de vibraciones;
• diseño sencillo y fiable;
• eficiencia energética;
• manteniendo la alta pureza de la sustancia bombeada;
• asequibles;
• Mayor vida útil;
• no necesitan mantenimiento especializado ni frecuente, y no requieren lubricación;
• la sustitución de las piezas dañadas puede realizarla una persona sin necesidad de formación formal;
• gran adaptabilidad.

Con tal multitud de ventajas, no hay inconvenientes dignos de mención.

La aplicación de las bombas de diafragma es muy amplia en diversas industrias. En el campo de la medicina y la farmacia, se emplean habitualmente. Además, estas bombas se utilizan en granjas para máquinas de ordeño. Además, desempeñan un papel crucial en la producción de alimentos y son indispensables en la industria nuclear. Las bombas dosificadoras para la fabricación de barnices y pinturas suelen utilizar tecnología de membrana. Además, resultan útiles en la industria de la impresión y en otros entornos en los que se trabaja con sustancias tóxicas o peligrosas. La excepcional resistencia a las fugas de las bombas de diafragma garantiza la manipulación segura de este tipo de sustancias.

Bombas de chorro

Los modelos de chorro son los dispositivos más básicos y sencillos que existen. Se desarrollaron originalmente en el siglo XIX con el fin de eliminar el agua o el aire de los tubos médicos, y más tarde se utilizaron en operaciones mineras. En la actualidad, su campo de aplicación se ha ampliado aún más.

La bomba de chorro es un dispositivo de bajo mantenimiento y diseño sencillo que consta de cuatro componentes: una cámara de aspiración, una boquilla, un difusor y un depósito de mezcla. Su funcionamiento se basa en la transferencia de energía cinética, eliminando la necesidad de fuerza mecánica. El agua se aspira en la cámara de vacío de la bomba de chorro y luego pasa a través de un tubo especializado que conduce a una boquilla. A medida que disminuye el diámetro del tubo, aumenta la velocidad del flujo, lo que le permite entrar en el difusor y, a continuación, en la cámara de mezcla. En la cámara de mezcla, el agua se mezcla con un líquido funcional, lo que provoca una reducción de la velocidad pero el mantenimiento de la presión.

Existen tres tipos principales de bombas de chorro: eyector, inyector y elevador.

1. Una bomba eyectora sólo transfiere sustancias y funciona con agua.
2. El principio de funcionamiento de la bomba inyectora consiste en inyectar una sustancia, que suele utilizarse para bombear vapores.
3. La bomba elevadora se utiliza para bajar la temperatura del portador mezclándolo con un líquido funcional.

Las bombas de chorro suelen utilizarse con agua, vapor o gas. También pueden utilizarse para mezclar distintas sustancias o elevar líquidos (función aerolift).

Este tipo de bomba se utiliza mucho en diversas aplicaciones industriales. Pueden utilizarse de forma independiente o en combinación con otras bombas. La simplicidad del diseño las hace adecuadas para situaciones de emergencia con cortes de agua y extinción de incendios. También son populares en sistemas de aire acondicionado y alcantarillado. Existen muchos modelos de bombas de chorro con diferentes boquillas.

• Fiabilidad
• No necesita mantenimiento continuo;
• El diseño es sencillo;
• Puede aplicarse a una gran variedad de usos.

En el lado negativo, su rendimiento es bajo, no superando el 30%.

Bombas centrífugas

El componente principal de este dispositivo en particular es un disco que contiene paletas fijas. Estas paletas se colocan en ángulo opuesto a la dirección del movimiento. El eje, accionado por un motor eléctrico, mantiene las paletas en su sitio. El diseño puede incorporar una o dos ruedas; en este último caso, las paletas las conectan entre sí.

El funcionamiento de una bomba centrífuga se basa en la idea de que el agua se introduce en la cámara de funcionamiento a través de la entrada. El fluido captado por las paletas giratorias comienza a fluir de forma sincronizada con ellas. La fuerza centrífuga impulsa el agua desde la parte interior del impulsor hacia las paredes de la cámara, lo que provoca el desarrollo de una mayor presión. En consecuencia, el agua se expulsa por el muelle de salida. Como el agua está en constante movimiento, estas bombas no provocan pulsaciones en el suministro de agua.

Las bombas centrífugas tienen una amplia gama de aplicaciones en el ámbito doméstico. Se suelen utilizar para extraer agua de pozos o perforaciones. Esta agua puede utilizarse para establecer un sistema de suministro de agua para la casa o para fines de riego. Además, los modelos centrífugos pueden hacer circular eficazmente el agua caliente en los sistemas de calefacción, ya que eliminan las pulsaciones y evitan la entrada de aire en el sistema. Estas bombas se presentan en diferentes variantes que también pueden utilizarse para bombear agua de sótanos o piscinas, eliminar residuos y funcionar como máquinas de drenaje.

Es importante tener en cuenta que las bombas centrífugas básicas están diseñadas específicamente para agua limpia sin partículas sólidas. Sin embargo, existen varios subtipos que también pueden trabajar con fluidos contaminados.

Modelos axiales

Este dispositivo funciona sin fuerzas centrífugas y se basa únicamente en la transferencia de energía cinética para funcionar. Las paletas de la cámara de bombeo se colocan a lo largo de un eje alineado con el flujo. A medida que el agua atraviesa la cámara, el eje aumenta su velocidad y presión. El diseño de esta bomba requiere normas de producción rigurosas. Normalmente, estas bombas se utilizan como sistemas de lastre y control en barcos, diques flotantes y equipos relacionados.

Estas bombas están diseñadas principalmente para bombear agua dulce y salada. Sus aplicaciones principales consisten en desviar, suministrar y purificar el agua. Las bombas de flujo axial tienen la ventaja de ser muy compactas, lo que permite instalarlas cómodamente en las tuberías de agua.

Bombas vortex

Las bombas de vórtice tienen una estructura similar a las bombas centrífugas, pero su suministro de agua está dispuesto de forma que el agua entra en la cámara tangencialmente a la periferia y luego se desplaza hacia el centro del impulsor. A continuación, es empujado de nuevo hacia la periferia bajo presión y por el movimiento de los álabes, antes de ser expulsado por la salida. La distinción clave es que el ciclo de succión y expulsión del agua se produce varias veces durante una revolución del impulsor.

La principal diferencia entre las bombas vortex y las centrífugas radica en su capacidad para aumentar significativamente la altura de elevación con un pequeño volumen de agua. Aunque ambos tipos de bombas son intolerantes con las partículas sólidas y no pueden manejar líquidos viscosos, las bombas vortex destacan en el bombeo de gasolina, diversos líquidos que contienen gas o aire y sustancias agresivas. Cabe señalar que las bombas vortex presentan un bajo rendimiento.

A pesar de este inconveniente, estas bombas encuentran utilidad en una amplia gama de aplicaciones. Ofrecen una solución práctica cuando se trata de pequeñas cantidades de sustancias que requieren altos niveles de presión. Además, en comparación con los modelos centrífugos, las bombas vortex son más silenciosas, pequeñas y asequibles.

Clasificación por tipo de fuente de alimentación

Todas las bombas de agua funcionan con electricidad o combustible líquido. En el caso del combustible líquido, siempre están equipados con un motor de combustión interna. Como combustible líquido se utiliza una mezcla de gasolina y aceite o gasóleo.

Las variantes de gasolina son más económicas y funcionan con menos ruido. Las máquinas diesel funcionan con gasóleo. Pueden tener un coste más elevado, pero el combustible en sí es menos caro. Además, suelen generar más ruido.

Las bombas de combustible líquido, también denominadas motobombas, son especialmente cómodas y portátiles. Pueden utilizarse en cualquier lugar, incluso en ausencia de electricidad.

Las bombas eléctricas funcionan con corriente alterna. Los propietarios de estas bombas no tienen que preocuparse por la disponibilidad de combustible, pero deben garantizar un suministro constante de electricidad, lo que a veces puede ser un inconveniente.

Clasificación por calidad del líquido

Los distintos tipos de bombas tienen diferentes requisitos de pureza del agua. Existen tres categorías principales:

1. Bombas diseñadas para agua pura. Estos modelos, como las bombas de superficie, las bombas de pozo y las bombas de sondeo, pueden bombear agua con un contenido de partículas sólidas de hasta 150 gramos por metro cúbico.
2. Bombas adecuadas para aguas moderadamente contaminadas. Se trata de bombas de drenaje, bombas de circulación, bombas autocebantes y algunos modelos de fuentes. Pueden bombear agua con inclusiones insolubles de entre 150 y 200 gramos por metro cúbico.
3. Bombas diseñadas específicamente para aguas sucias. Se trata principalmente de bombas de drenaje y modelos de alcantarillado de superficie, capaces de manipular agua con un contenido de partículas sólidas superior a 200 gramos por metro cúbico.

Clasificación por ubicación

Todas las bombas pueden clasificarse en dos categorías: sumergibles y externas (a menudo denominadas bombas de superficie). Las bombas sumergibles están total o parcialmente sumergidas en el agua. Las bombas semisumergibles son aquellas que no son totalmente sumergibles.

Es importante señalar que, dentro de la categoría de bombas sumergibles, existen diferentes tipos.

1. Las bombas vibratorias funcionan mediante un campo electromagnético y un mecanismo vibratorio. Estas bombas requieren normas de instalación específicas, incluidas distancias definidas desde el fondo.
2. Bombas centrífugas, mencionadas anteriormente.

Todas las bombas sumergibles pueden llevar un motor incorporado, sumergido o en superficie, según el modelo.

La bomba externa está situada muy cerca de la masa de agua. En este caso, el mecanismo de aspiración realiza su función a través de una manguera específica. Cuanto más alejada esté la bomba de la fuente de agua, mayor será su demanda de potencia.

Las bombas de superficie se utilizan habitualmente en casas de campo y zonas rurales. Poseen un tamaño compacto y una gran eficacia, lo que las hace muy adecuadas para uso doméstico. Es posible equiparlas con funciones automatizadas, lo que permite una autonomía total.

Punta! Empleando un eyector remoto, es posible extraer agua de grandes profundidades.

Bombas sumergibles

Existen varios tipos de bombas sumergibles que se clasifican en función de su finalidad:

• Bombas de pozo;
• Bombas de pozo;
• Bombas de drenaje;
• Bombas fecales.

Bombas de pozo; tienen forma alargada y sirven para extraer agua. Su tamaño compacto permite introducirlas en perforaciones estrechas y extraerlas de grandes profundidades. Las perforadoras demuestran una potencia considerable en su funcionamiento. Están diseñadas específicamente para agua mínimamente contaminada o completamente no contaminada.

Los pozos sirven para extraer agua tanto de minas como de pozos naturales. Lo que las diferencia de los pozos normales es su mayor tamaño y menor profundidad. Estos sistemas tienen una potencia considerable y pueden tratar eficazmente el agua con partículas de limo, arena o arcilla. Además, funcionan de forma silenciosa y sin vibraciones perceptibles.

Los desagües se encargan principalmente de extraer el agua contaminada de sótanos, zanjas, pozos y otros lugares. Algunos modelos están equipados con cuchillas de corte para descomponer los residuos, mientras que otros están diseñados para manipular sustancias ligeramente contaminadas.

Una bomba fecal es similar a una bomba de drenaje, salvo que está diseñada específicamente para manipular agua muy contaminada que contenga sólidos de gran tamaño (aproximadamente 35 mm de diámetro). Estas bombas están equipadas con cuchillas para triturar cualquier residuo. Pueden ser sumergibles o externas.

Bombas de superficie

Hay varios tipos de bombas de superficie, y su principal diferencia es su proximidad a la fuente de agua. Se pueden clasificar en distintas categorías:

• Bombas autocebantes;
• Bombas automáticas;
• Estaciones de bombeo.

Las bombas autoaspirantes se presentan en dos variantes: bombas sin eyector y bombas con eyector. En el primer caso, el agua es aspirada por la propia bomba, mientras que en el segundo se crea un vacío en la cámara para aspirar el agua. Este tipo de bombas se utilizan habitualmente para diversos fines, como el riego, el suministro de agua potable, la satisfacción de las necesidades domésticas y la extracción de agua de masas superficiales como ríos y estanques. Sin embargo, es importante que el agua que se bombee esté limpia o tenga una contaminación mínima.

La automatización está integrada en las bombas automáticas, lo que agiliza su uso. No es necesaria ninguna supervisión cuando se utilizan estas bombas. Accionadas eléctricamente, las bombas con automatización pueden tener el sistema automático instalado directamente en el modelo o como una entidad separada. El objetivo principal es optimizar el uso al tiempo que ofrece una función de protección. Por ejemplo, el dispositivo dejará de funcionar si se produce una disminución repentina de la profundidad de la masa de agua, un aumento de la temperatura de la sustancia bombeada o fluctuaciones de tensión en la red.

La estación de bombeo incluye la bomba, una válvula de retención, un sistema de control y un acumulador. Este dispositivo cuenta con una bombilla de goma alojada en una carcasa metálica. La bombilla se llena de agua mientras se bombea aire a su alrededor. Un sensor integrado detecta las variaciones de la presión atmosférica a medida que el bulbo se llena de agua. Una vez que la presión alcanza su punto máximo, el sensor interrumpe el suministro de agua.

Con su sencillez y funcionalidad, esta unidad ofrece una gran comodidad. Es especialmente útil durante los cortes de electricidad, y también tiene capacidad para suministrar agua a varios puntos simultáneamente.